Cuando se estudia en Sistemas de Telecomunicación la Telefonía Móvil, en muchas ocasiones no se dispone de la suficiente información técnica que ayude a los alumnos a entender qué es lo que se van a encontrar en una estación base de telefonía móvil.

En un futuro no muy lejano, junto a telefonía 5G empezaremos a escuchar hablar de OpenRAN, un protocolo de radio abierto de telefonía móvil 5G, para evitar las "redes cautivas", redes en las que el proveedor de equipos ha utilizado una serie de protocolos propietarios específicos, que no comparte con otros proveedores de equipos, para el despliegue de las redes 5G.

Puesto que los equipos de telecomunicaciones que utilizará cada fabricante, serán totalmente distintos, vamos a centrarnos en las infraestructuras necesarias: antenas, torres, sistemas de alimentación, emplazamientos, etc. El núcleo de la red, lo que antes se conocía como MSC en redes GSM, ahora se denomina "core", sin más.

Los equipos cada fabricante realiza su manual de instalación específico y en algunos casos, los equipos se instalan ya preconfigurados de fábrica, según las especificaciones del cliente (por ejemplo en el caso de Huawei, la configuración se carga en un móvil del instalador, para que una vez instalados los equipos 5G, se vuelque la configuración especificada por el cliente acorde a los equipos).

Así, el diagrama de elementos que integran una estación base 5G, no se diferencia mucho de otros sistemas, salvo por la antena GPS de sincronización. Aquí añado un dibujo que nos dieron en un curso de 5G de Huawei en Getafe:

Diagrama de bloques de una estación base 5G

Se muestran claramente los diferentes elementos: la unidad de radio RRU que requiere antena o una antena activa, tipo MIMO en lo alto de la torre de comunicaciones. A través de uno/varios cables de fibra óptica de > 20 Gbit/s, se conecta a la unidad de banda base (BBU) que se sincroniza con el resto de la red a través de la señal GPS. Para funcionar necesita alimentación de 48 Vdc con o sin bancada de baterías y la BBU y el módulo de alimentación de 48 Vdc se guardan en un armazón BBU de intemperie o de interior, según sea el emplazamiento.

En muchas ocasiones, nos encontraremos las torres y casetas de cada empresa de telefonía móvil, separadas unas de otras unos cientos de metros, y observaremos como disponen los sistemas radiantes de una manera muy similar. El aspecto de los sistemas radiantes, es muy similar; puede variar el número de antenas que se utilicen para dar cobertura, según el emplazamiento (no es lo mismo dar cobertura en una ciudad que a lo largo de una carretera).

Aquí tenéis la Ciudad del Automóvil de Leganés, con tres estaciones base visibles, aunque desenfocadas por la distancia:

Se puede observar la similitud entre todas ellas: altura elevada para mejorar la cobertura de telefonía móvil, consiguiendo alcances de varios kilómetros al estar situadas por encima de todos los edificios, así como utilización de antenas sectoriales (3 o más, de 120º o menos, según la torre) a las que se ha aplicado un tilt o inclinación para que la señal de radio llegue a los vehículos y personas situados a varios kilómetros a la redonda.

Esta elevada altura de las antenas, hace que las que superan la altura máxima autorizada, deben incorporar dispositivos luminosos de balizamiento, para que sean visibles por aviones o helicópteros que vuelen de noche a baja altura.

Aquí tenéis un ejemplo de estas balizas iluminadas.

Si nos fijamos en la parte superior de la torre, podemos observar las balizas de señalización, que normalmente instala la empresa que monta la torre de comunicaciones.

Esta es la situación típica, pero vamos a centrarnos en una estación que contenga todos los elementos de una estación base y además concentre las señales procedentes de varias de ellas, como se muestra a continuación.

En los edificios situados en zonas urbanas densamente pobladas, las casetas, debido a su peso no se pueden instalar en lo alto de los edificios, siendo instalados en su lugar racks de intemperie en los que se protegen los equipos de interior de telecomunicaciones. Esta es otra situación típica, pero voy a centrarme en las casetas de equipos que a día de hoy lo que se hace es sustituir equipos de antiguas tecnologías por equipos 4G o 5G sin más. Los equipos de aire acondicionado, sistemas de alimentación, alarmas, etc., se mantienen con modificaciones.

Una estación base "liviana" situada en lo alto de un edificio es la de la imagen siguiente:

Se puede observar en el mástil situado a la derecha de la fotografía diferentes radioenlaces Minilink junto a varias RRU's en la parte inferior, así como diferentes antenas sectoriales para diferentes redes: 2G, 3G y 4G (intercalándose en los huecos de los tubos de fijación de las antenas).

Un vídeo explicativo de un fabricante de antenas activas y de antenas sectoriales, podéis verlo aquí:

ELEMENTOS DE UNA ESTACIÓN BASE DE TELEFONÍA MÓVIL (2G, 3G, 4G, 5G)

Aunque se trate de diferentes tecnologías de telefonía móvil, nos vamos a encontrar los siguientes bloques funcionales o físicos:

- Caseta de obra o metal, donde se instalan los equipos de telecomunicaciones con aire acondicionado (en España se alcanzan temperaturas en verano que no se alcanzan en otras latitudes). Suele contener los equipos de alimentación a 48 Vdc y bancadas de baterías (en las redes 5G ya no se utilizan baterías por la estabilidad de la red eléctrica).

- Sistema de cables coaxiales (antaño eran guiaondas elípticas), que enlazan los equipos instalados en la caseta con el/los sistema/s radiante/s.

- Sistemas radiantes: pueden ser desde simples antenas sectoriales con diferentes bocas según la banda de frecuencia que se utilicen, pasando por antenas activas o ODU's para enlazar varias estaciones base o comunicarse con el centro de conmutación de la red móvil o "core", como se denomina en las redes 5G.

Vamos a fijarnos en la caseta donde se encuentran los equipos de radio de la estación base, que pueden reconvertirse rápidamente para sustituir antiguos equipos de telefonía móvil 2G, 3G o 4G a 5G, simplemente cambiando los equipos contenidos en la caseta de la estación base, así como las antenas y que tiene este aspecto:

Esta caseta tiene un conjunto de equipos de radioenlaces fijos de corto alcance, una parte de los mismos (las IDU's) se instala en el interior de la caseta, y otra parte, instalados en la parte superior de la torre de telefonía, las ODU's. Se trata de una caseta de hormigón armado, a modo de jaula de Faraday, y con distintos puntos de conexión a tierra de la misma.

En la torre, basta con observarla y comprobar que tiene múltiples ODU's: como corresponde a una RNC (Radio Network Controller), donde cada uno de los radioenlaces está conectado a una estación base, que puede estar situadas a varios kms. alrededor de esta RNC. Estos enlaces de radio en la banda de 18, 38 Ghz u otras bandas asignadas a la compañía de telefonía, se utilizan para llevar a cabo la gestión de la red y la transmisión de datos, hasta la instalación del cableado de fibra óptica de la caseta, ya que los datos se envían a través del cableado de fibra óptica.

Sirva como ejemplo, observar la fotografía inferior para observar las  aproximadamente 23 ODU's instaladas en las esquinas de la torre de telefonía.

Cada una de las 23 antenas circulares (ODU's), son en realidad un transmisor/receptor de microondas, de entre 10 a 26 Ghz (según la banda de frecuencias que le asignen en la D.G. o en la Secretaría de Estado de Telecomunicaciones)y están enlazados cada uno de ellos con una IDU situada en la caseta situada al lado de la torre; desde ahí se transmite vía Fibra Óptica hacia la MSC o la estación concentradora que corresponda, para dar cobertura de móviles a toda la ciudad de Getafe.

Una IDU o unidad de banda base interior, tiene una apariencia similar a la que aparece en esta fotografÍa del interior de una antigua estación de telefonía móvil: Minilink de Ericcson parte superior y BBU de Huawei en la parte inferior.

Equipo IDU asociado a una antena ODU

Las antenas sectoriales de móviles situada en la parte media de la torre, son las que dan la cobertura a los móviles que se encuentren dentro del área de cobertura de esta estación en 360º y pertenezcan a este operador de móvil. Suelen tener un alcance de entre 500-600 mts., dependiendo de la línea de vista en la ciudad. A 1000-1200 mts nos encontraremos otra estación base similar para cubrir otra celda y así sucesivamente.

En otras situaciones, nos vamos a encontrar casetas de diferentes operadores que comparten la torre donde sitúan los elementos radiantes, como se observa en la fotografía siguiente:

Se puede observar como disponen de sistemas de refrigeración para los equipos instalados en las casetas y las canaletas rejibán por donde se sitúan los cables que conectan las antenas/equipos de transmisión, situadas en la torre.

Un vídeo explicativo de youtube subtitulado, de un técnico francés que ha desplegado redes 2G, 3G y el GSMR para ferrocariles, nos muestra la evolución de los equipos utilizados en las estaciones base, con redes 5G de Huawei:

DISTRUBICIÓN DE EQUIPOS DE UNA ESTACIÓN  BASE DE TELEFONÍA MÓVIL

SISTEMA DE CONTROL DE ACCESO A LA ESTACIÓN DE TELEFONÍA

Para acceder a las casetas o a los racks de intemperie de telefonía móvil, suele ser necesario tener unas llaves maestras para técnicos de mantenimiento, que me permiten acceder a un bombín/cajetín donde se encuentran las llaves de acceso al edificio donde está la estación base.

Este juego de llaves maestras, permiten a los técnicos acceder a cualquier estación base de la zona que tengan asignada: con la llave maestra, abren el bombín de seguridad que es donde están las llaves de cada edificio concreto.

Normalmente, si se trata de un edificio de viviendas como aparece en la fotografía anterior, se suele realizar en la fachada del edificio un hueco cilíndrico en el que se aloja un cilindro de seguridad de una conocida marca de cerraduras, en cuyo interior están las llaves que nos dan acceso a la estación.

El aspecto exterior de un cilindro metálico de este tipo, sería:

Cuando levantamos la tapa de protección, deberíamos encontrar dentro el cilindro de seguridad que contiene todas las llaves de la estación base. Lamentablemente, dado el canivalismo y robo de material de telecomunicaciones, se llevan hasta el cilindro de seguridad:

Una vez que abrimos la puerta de la estación base, aplicando el principio que dice "Vale más una imagen que mil palabras",  vamos a ver los elementos que nos encontramos, después de los planos de la estación.

SISTEMA DE COMUNICACIONES MÓVILES, SEGURIDAD Y ALIMENTACIÓN

A nivel de bloques funcionales, los equipos de telecomunicación que vamos a encontrarnos, son básicamente los del esquema de la figura, es importante tener en cuenta que el bloque de radiocanales 3G/5G para la cobertura de los móviles , así como los radioenlaces 4 x 2Mbit/s PDH, actualmente pueden ser otro tipo de equipos de mayor capacidad (tecnología SDH por ejemplo):

Para optimizar la ubicación de equipos, vamos a ver la distribución en planta de los bastidores de alimentación, radioenlaces, equipos de radio con sus respectivos cableados, sistemas de ventilación y aire acondicionado, sistemas de videovigilancia y seguridad, etc. Casi siempre los equipos van instalados en racks de 19 pulgadas con puertas metálicas, para reducir las radiaciones EMI/EMC de los equipos.

Tendríamos una distribución similar a la que aparece en las dos distribuciones en planta de las estaciones base:

Cuando los cables coaxiales deben de salir de la estación de telefonía hacia el sistema radiante, se utilizan unos módulos de protección para que, al abrir un hueco en la caseta, no entren "visitantes" a la misma: ratas, hormigas, etc., son tapas de color azul, que se adaptan a los cables coaxiales impidiendo dejar huecos de acceso, como se ve en la figura:

El conjunto de color azul por el cual salen los cables, está formado por módulos rectangulares, divididos en capas a modo de capas de cebolla que, según sea el diámetro del cable (RG-58, RG-59, RG-213, cable 5/8 o 7/8 pulgadas), necesita un mayor o menor diámetro.

Si queréis ver como son estos módulos para sistemas inalámbricos, pinchas aquí para ver en el catálogo de Roxtec, como ensamblan estos módulos, en el apartado "pared de caseta de estación base". De todas formas, aquí tenéis un enlace a esta misma web con más información.

Este fabricante tiene también la versión para edificios complejos, como puede ser una central telefónica; se puede ver en este otro enlace; si nos fijamos en el apartado "casetas", podemos ver una estructura similar a la de una estación base, junto a la varilla de toma de tierra.

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VIDEOS DE INSTALACIÓN DE SELLOS DE ENTRADA DE ROXTEC

El fabricante Roxtec nos ha dejado unos videos bastante completos y resumidos del proceso de instalación de los sellantes. Basta con pinchar aquí para acceder a la página de "Servicio y Asistencia" (support en inglés) y ahí han incluido los videos. Posiblemente haya más fabricantes, pero este es el que conozco.

Hay también "notas de aplicación" en formato electrónico, que detallan todo el proceso. Recomiendo ver el de "roxtec_bg_b_description_application_guidelines" que es bastante completo.

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CABLEADO EXTERIOR DE UNA ESTACIÓN DE TELEFONÍA MÓVIL

Si salimos fuera de la caseta, podemos ver los cables procedentes de las diferentes ODU's de la RNC de la fotografía, que al bajar de la torre para distribuirse hacia las IDU's correspondientes, están protegidas contra desprendimientos de objetos desde la torre y disponen además, de una toma de tierra, (cable etiquetado como "cable de aluminio"), para que si cae un rayo sobre la torre, la descarga se derive a tierra.

Es importante tener en cuenta que los cables coaxiales de radiofrecuencia de esta estación base, tienen un radio de curvatura mínimo, de ahí que los veamos como tienen una curvatura muy grande: si se doblaran más tendríamos una R.O.E. que deterioraría los equipos de radio y la calidad de nuestras conversaciones desde el móvil.

Obsérvese también el cable de aluminio, que se corresponde con el cable de bajante de tierra, para conectar a todas las ODU's a la toma de tierra y protegerlas de descargas eléctricas.

También nos vamos a encontrar conexiones a tierra de todos los cables en diferentes puntos de la estación base. Es posible encontrarse en otros puntos estas tomas de tierra, como se ve en la imagen:

Esta toma de tierra, se encuentra también conectada a los coaxiales que salen/entran de cada radiocanal de telefonía móvil; se puede apreciar también el cambio del coaxial tipo RG-213 o similar, que sale de la unidad RRU hacia la torre y tras colocar los descargadores de gas, lo sustituimos por un cable de 7/8 de pulgadas que atenúa bastante menos la potencia de emisión de la RRU hacia la antena sectorial situada encima de la torre:

La finalidad de este tipo de protección por descargadores de gas es que cuando cae un rayo sobre un cable coaxial, el cartucho de gas que contiene este descargador se ioniza y a partir de ese momento cortocircuita a tierra la descarga eléctrica (de ahí el cable de tierra situado detrás de los descargadores), protegiendo así los equipos de radio, cuyo precio es mucho más elevado. Se cambia el cartucho de gas y "avería" solucionada.

Un detalle desde otro punto de vista del radio de curvatura de los cables coaxiales de bajas pérdidas (cables de 7/8 pulgada), lo tenemos en esta fotografía. Se puede observar que la curvatura de los cables, cuanto mayor diámetro tiene y más rígido es, debe de ser mayor con el objeto de evitar que se deforme el cable y tengamos una ROE excesiva (a veces lo denominan PIM o Productos de Intermodulación).

Observando la torre desde otra perspectiva, la imagen que muestra la bajante de cables, con todos los cables fijados y paralelados entre sí, nos da a entender que se han ordenado para localizar cada ODU y cada antena, de una manera sencilla:

Si nos fijamos desde el otro lado de la torre, los 3 equipos de telefonía móvil que tenemos son los radiocanales situados en la base de la torre. La señal de RF sube por medio de un cable coaxial de bajas pérdidas hacia las antenas sectoriales situadas en la parte superior de la torre:

Cada uno de los radiocanales UMTS, en este caso de Huawei, se conoce como RRU y sus datos se pueden leer en la etiqueta de cada equipo. Esta RRU dispone de un asa para su sustitución rápida y el conector de cables situado en el lateral, se desconecta  en el momento del cambio de unidad, Su aspecto exterior no difiere del que tienes las RRU que se utilizan actualmente para las redes 5G de Huawei:

Se pueden ver los led's de estado de cada uno de estos radiocanales, que nos muestran su funcionamiento:

IMPORTANTE:

Cuando se va a sustituir/instalar una unidad de un radiocanal, es necesario apagar éste y desconectar el conjunto de cables que se han ensamblado en un bloque, justo debajo del asa de sujección. A continuación, en el caso de la fotografía de una unidad de radio, se retira con la mano y con el asa se sujeta la RRU y se sustituye por otra. Se conectan los cables previamente desconectados y se enciende la unidad. 

Transcurridos unos minutos, los led's de estado nos mostrarán el funcionamiento de la RRU. Por las siglas que tienen significarán (espero no equivocarme, no he visto los manuales de los equipos):

Run: nos indica que la unidad está funcionando normalmente.

Alm: nos indica que tenemos algún tipo de alarma.

Act: nos indica que está activo el radiocanal (lo hemos configurado correctamente).

VSWR: nos indicaría, si estuviera encendido, que hay una Relación de Onda Estacionaria excesiva que puede dañar el radiocanal.

Al lado de estos radiocanales situados en la base de la torre, nos encontramos un armario o rack de intemperie (preparado para estar situado en el exterior de la caseta), que contiene un grupo de IDU´s, asociadas a las antenas parabólicas de 60 cms de las ODU´s de la torre:

En las nuevas redes 5G que están siendo montadas por los operadores, vamos a encontrarnos similitudes con los equipos montados para redes 2G, 3G y 4G: las antenas externamente son iguales en dimensiones, aunque internamente varía su estructura.

Así, algunos fabricantes utilizan antenas activas, es decir, antenas con amplificadores/receptores de radiofrecuencia incorporados en un solo bloque. Añadiendo el software de gestión adecuado, se pueden formar arrrays de antenas para direccionar a un usuario situado a 5 Kms y que tenga cobertura, mientras a un usuario cercano a la estación base, recibir su señal a través de una única antena. Este tipo de equipo, tiene esta apariencia:

Esta antena activa, utiliza tecnología MIMO para gestionar el funcionamiento de las antenas que incorpora en su interior, pudiendo agruparse en diferentes arrays de antenas, según las necesidades de la red de telefonía.

El principio de funcionamiento, tal cual lo mostró el equipo de ingeniería de Huawei, en el curso 5G impartido en el CRN de Getafe, se puede ver en esta imagen de presentación de las antenas activas:

Esta antena activa MIMO, puede hacer por ejemplo, agrupamientos o arrays de antenas (aumentando así la directividad de ese conjunto) para un usuario que se encuentre alejado de la estación base; sin embargo, otros usuarios, pueden estar más cerca, y con un array de un menor número de antenas, llega suficiente nivel de señal para ese usuario.

Esta antena activa está conectada directamente a la unidad de banda base por medio de diferentes fibras ópticas con velocidades de 10 Gbit/s o superiores. El armazón de banda base, equipado con un mínimo número módulos de control para esta maqueta, sería el de la imagen:

Se pueden observar las diferentes fibras ópticas que salen del armazón de banda base hacia la antena activa de la maqueta y hacia los diferentes amplificadores RRU que se pueden igualmente utilizar con este equipo.

Las antenas pasivas para telefonía 5G, como indiqué antes, externamente no se diferencian de las utilizadas en 2G, 3G y 4G por los radomos de protección que utilizan, requieren de un amplificador de potencia de altas prestaciones, como son los módulos de radio RRU de Huawei, en este caso, configurados para las frecuencias de la red 5G:

Se puede observar la robustez del módulo de radio, preparado para instalarse en intemperie, como se aprecia en las anteriores versiones RRU para redes 3G que aparecen en fotografías anteriores. Los amplificadores incorporados en este módulo, transmiten la señal radio hacia las antenas pasivas, que estarían situadas en la parte superior de la torre de telefonía, de igual manera que se ve en fotografías precedentes.

Básicamente con estos elementos se construye una estación base de telefonía móvil 5G. Es totalmente modular y con un armazón de banda base tipo BBU5900 de Huawei y una antena activa tenemos una estación de telefonía móvil.

Si queremos un sistema con antenas pasivas y transmisores/receptores radio RRU, añadimos ambos elementos conectados a la BBU5900 de Huawei ya tenemos otra configuración de estación.

El elemento de sincronización de la red 5G que nos permite sincronizar la información de toda la red y reducir el tiempo de latencia con respecto a otras redes precedentes, es el receptor GPS que caracteriza una estación base 5G.

Aquí tenéis el aspecto del mástil con el receptor GPS, instalado en el exterior de las casetas de telefonía móvil 5G, aunque en la imagen, está en una maqueta.

Un vídeo explicativo de la maqueta 5G en el CFTIC de Getafe, con todos los equipos lo tienen aquí:

En una instalación real de una estación de telefonía móvil 5G, podemos comprobar el dispositivo de sincronización GPS en el tejado de la caseta, una especie de cono sobre un soporte metálico:

INTERIOR DE LA CASETA DE UNA ESTACIÓN BASE DE TELEFONÍA MÓVIL

La distribución en el interior de la estación base,  para una BTS real del año 2009 aproximadamente, (que externamente no se diferencia mucho de la actual, salvo en la tecnología de los equipos de radio), sería similar a la de la fotografía:

SISTEMAS DE CLIMATIZACIÓN DE UNA ESTACIÓN DE TELEFONÍA MÓVIL

Se puede observar al fondo de la caseta, las rejillas de ventilación que forman parte del sistema de aire acondicionado/ventilación. Si la temperatura se eleva en el interior de la caseta, el sistema de aire acondicionado se activa automáticamente, manteniendo estable la temperatura de funcionamiento de los equipos.

Es importante resaltar que en España, dada la climatología, es obligado instalar un sistema de refrigeración o aire acondicionado para que la temperatura de la estación base no sea excesiva y provoque un mal funcionamiento de los equipos instalados. En muchas ocasiones, los 40º C del exterior de una caseta metálica en verano, son muchos más en el interior, originando un mal funcionamiento de los equipos.

Si por un corte del suministro eléctrico se desactiva el sistema de climatización, se activan unos potentes ventiladores situados detrás de las rejillas situadas sobre la escalera, a la vez que se activan los sistemas de alarma de fallo de climatización hacia el NOC del operador telefónico.

SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN DE 48 V_dc

Para alimentar la estación de telefonía móvil permanentemente, tenemos un sistema de alimentación de 220 V_ac que va a alimentar con 48 V_dc los equipos de telefonía, que disponen de una bancada de baterías de backup. El elegir 48 V_dc es para, a la vez que se alimenta a los equipos de telecomunicación, cargar la/s bancada/s de baterías.

El conexionado de un convertidor de 48 Vdc que a la vez es cargabaterías, sería similar al que se puede ver en esta página. En ella, se ha añadido un sistema de paneles solares fotovoltáicos, que es el tipo de instalación de backup que se hace en zonas aisladas en las que pueda producir cortes de suministro eléctrico. Por ejemplo, Sierra Espuña, Pirineos, Rosas, etc.

Las baterías de backup serán quienes suministren la alimentación de 48 V_dc a los equipos instalados en la estación base, si se corta el suministro exterior de 220 V_ac hasta que se agoten las baterías o se restablezca el suministro de 220 V_ac. Suelen estar dimensionadas para un número determinado de horas de funcionamiento; justo el tiempo que necesiten los técnicos de telecomunicación que se ocupen del mantenimiento, de llegar a la estación base y restablecer el servicio.

  Alimentación de 48 V_dc y bancada de baterías (Cortesía de Vodafone)

En las estaciones base 5G actuales, podemos encontrarnos instaladas en zonas urbanas paneles solares fotovoltáicos, conectados a microinversores que van a suministrar la tensión que necesita la estación base para funcionar.

De esta manera la operadora de telefonía reduce los costes por consumo eléctrico durante las horas de sol y si durante este período hay un corte del suministro externo, los paneles fotovoltáicos son los que suministran la energía necesaria.

Suministran por medio de microinversores la tensión de red paralelada a la red eléctrica de la empresa de suminstro eléctrico; mientras hay luz, el consumo de la red eléctrica baja notablemente y solo cuando la estación base consume más que la tensión suministrada por los paneles, es ésta la que trabaja.

EQUIPOS DE RADIO PARA TELEFONÍA MÓVIL 2G y 3G

El sistema de radio con los diferentes canales de telefonía móvil asignados a esta estación, salen hacia la antena por medio de dispositivos combinadores de RF. Estos dispositivos agrupan las señales de varios radiocanales en un solo cable coaxial hacia la/s antena/s y se encuentran dentro de un rack de 19 pulgadas, con puertas herméticas y cableadas a la toma de tierra, para hacer el efecto de "jaula de Faraday", como el de la fotografía, que no se aprecia muy bien:

Una vista más detallada del bastidor de radio, es la que tenéis a continuación. Se corresponde a una maqueta de BTS en la ETS de Ingenieros de Telecomunicación.

En esta primera vista, tenéis el detalle de conexionado de los diferentes radiocanales:

Si ahora nos fijamos en detalle en la parte superior, podemos distinguir los diferentes radiocanales que tiene el bastidor:

Para realizar la medida de ROE de cada uno de los radiocanales, podríamos efectuarlos desde la salida frontal de cada uno de los radiocanales o, en la parte superior del bastidor, donde se observan los cables coaxiales tipo RG-213, intercalar un vatímetro de RF tipo BIRD por ejemplo y medir la potencia directa y la reflejada.

En la parte inferior del bastidor, se encuentra el armazón conteniendo la banda base y las tarjetas controladoras de la BTS:

Se puede observar debajo de las tarjetas de banda base, un pequeño repartidor coaxial, que va a enviar/recibir la información desde/hacia la banda base, por medio de líneas de datos de 2 o 34 Mbit/s.

En la parte inferior se pueden observar las IDU's o unidades de banda base de los radioenlaces Minilink: están protegidos por una tapa frontal con una rejilla de ventilación.

SISTEMA RADIANTE PASIVO Y ANTENAS ACTIVAS TELEFONÍA 5G.

Como ya se indicó anteriormente, en el caso de las antenas pasivas para redes 5G, su aspecto exterior no difiere del resto de antenas para redes 2G, 3G y 4G; varía el tipo de antena que está dentro del radomo, ya que podemos tener en las redes 5G antenas en 700, 800, 900, 1800, 2100, 2600 y 3500 Mhz que externamente no vamos a diferenciar.

Los métodos de montaje y normas de seguridad a aplicar son muy estrictos para garantizar la seguridad de las personas. Así, durante el montaje de una antena pasiva o activa, deberán de trabajar dos personas simultáneamente y otra tercera persona se ocupará de supervisar que no se incomplan las normas de seguridad, además se debe de llevar y utilizar el E.P.I. correspondiente a un trabajo en altura.

Normalmente se llevará un casco de protección, gafas, guantes para trabajar con materiales con óxido, hierros cortantes, calzado apropiado antideslizante, un arnés de seguridad para garantizar la instalación de las antenas, el ajuste del tilt, etc.

Para subir las antenas pasivas o las activas al tubo de fijación, si éste lo permite, se colocará en la parte superior del mismo una "L invertida" con un anclaje para elevar por medio de poleas y sin riesgo para las personas las antenas:

En el caso de las antenas activas 5G de Huawei, debido al peso de éstas, se requieren al menos 3 personas para su instalación y uso de un buen número de elementos de seguridad para las personas, entre ellos el soporte en "L invertido de la fotografía superior" amén de 2-3 personas para su elevación e instalación.

El aspecto de estas antenas activas 5G de Huawei, se ha mostrado ya en otras imágenes de esta misma página.

Por lo que respecta a la distribución del sistema radiante, podemos tener desde una antena (antena omnidireccional), tres antenas (antenas sectoriales de 120º), cuatro antenas (antenas sectoriales de 90º) o situaciones especiales con zonas de sombra que obliguen a instalar más antenas. En el caso de la fotografía, tenemos 3 antenas sectoriales de 120º:

                            Mástil/Soporte de antenas de BTS (Cortesía de Vodafone)

En la parte inferior de la torre, se puede observar el cartel de PRL indicando el uso obligatorio de arnés de seguridad.

Otro ejemplo de torre que también es frecuente encontrar, incluye la miniBTS en la propia torre donde se encuentran las antenas sectorizadas, como se ve en esta imagen de una BTS de Leganés:

Se puede observar como las diferentes antenas de la torre, presentan una inclinación hacia el suelo, para mejorar la cobertura de vehículos y personas. Esta inclinación o tilt, normalmente se ajusta por medio de unos soportes en la parte superior de la antena.

En esta imagen tenemos dos sistemas de ajuste del tilt de las antenas para antenas más pesadas; en un caso una antena pasiva para telefonía 5G y al lado una antena activa de mucho mayor peso, también para 5G. Se puede observar el transportador de ángulos serigrafiado en la pieza de ajuste del tilt en el soporte de la antena activa. El tubo utilizado para fijar las antenas, suele tener un diámetro de al menos 70 mm o superior, dependiendo del momento flector que deba soportar la antena. No es lo mismo la instalación en una zona con fuertes vientos a una instalación en una zona con vientos casi inexistentes.

Este tipo de herrajes para ajuste del tilt, tienen en la parte inferior de la antena pasiva y de la activa, un anclaje también de alta resistencia, como se aprecia en esta otra imagen.

Cuando en las torres o soportes es necesario anclar las unidades de radio, por ejemplo, las RRU, como las de la imagen, estos anclajes se deben de realizar sobre tubo de 70-80 mm de diámetro o más para que el momento flector del mástil aguante elevadas velocidades del viento, si están situados los equipos en la parte superior de la torre.

En otras ocasiones se aprovechan las torres de antiguos radioenlaces de 140 Mbit/s, para instalar en los laterales de las mismas, antenas sectoriales de telefonía móvil que por su elevado peso, deben de tener una buena sustentación:

Si observamos estas antenas sectoriales, equipadas con antenas para 800, 900 y 1800 Mhz, podremos ver que tienen una serie de etiquetas o bandas de colores (cinta aislante de alta calidad y resistencia a la intemperie) en su base: son el "código identificativo" utilizado por las compañías de telefonía móvil para identificar la orientación N-S-E-Oeste de cada una de las antenas sectoriales, como se ve en la fotografía siguiente:

Se puede comprobar como a las antenas exteriores se les ha aplicado un tilt (inclinación) para cubrir las calles colindantes, se ha añadido también señales de baliza nocturna y los equipos de radio aparecen sobre la plataforma de la torre. En este caso, se puede observar que la plataforma de seguridad para los técnicos es muy pequeña, y los requisitos de seguridad para los trabajadores, mayor. Se pueden observar líneas de vida de acero para fijar los arneses de seguridad.

En el caso de torres más complejas, como la de las 23 ODU's del inicio de esta página, se debe de tener además especial precaución ante el riesgo de enganche con los cables y soportes de la multitud de equipos instalados.

Si observamos el interior de la antena, podemos observar la forma en la que se ha realizado. Basta con retirar el radomo (cubierta de protección de una antena), para comprobar la distribución interior del elemento radiante, como se ve en esta fotografía tomada en la E.T.S. Ingenieros de Telecomunicación:

RADIOENLACES PDH, SDH o IP y/o FIBRA ÓPTICA PARA INTERCONEXIÓN CON MSC

En una estación de telefonía móvil nos vamos a encontrar casi con seguridad, con un sistema de transmisión de las señales de telefonía móvil hacia el nodo que centraliza todas las estaciones base de una zona: solían ser radioenlaces PDH o SDH, y/o líneas de fibra óptica. En la actualidad estos equipos de radio utilizan tecnología IP, aunque para la gestión de la red, que no requiere mucha capacidad de datos, se siguen utilizando radioenlaces PDH.

Sin embargo, me centraré en el equipamiento con tecnología PDH o SDH al no disponer de fotografías de equipos de radio IP: lo importante es conocer la interconexión y programación a realizar por los técnicos.

Normalmente las estaciones base se enlazan con la siguiente por una línea digital de 2/8/34 Mbits si se utiliza tecnología PDH (obsoleta) o con un STM-1 si es SDH (jerarquía digital síncrona).

Resulta más barato de instalar un radioenlace de este tipo, que se realiza en 2-3 días, que abrir una zanja de varios Kms. en una ciudad.

En ocasiones, como en la estación RNC que estamos viendo, podemos tener torres con 23 sistemas radioenlaces instalados en la misma torre, y con 11 o 23 bloques similares al de la fotografía interior, dependiendo de la capacidad de los radioenlaces y de la configuración de redundancia 1+1 o 1+0 1 que se equipe:

En la parte externa de la estación, cada uno de estos módulos de banda base de un radioenlace, lleva asociado una antena, que podrían ser la de esta otra torre que he fotografiado hace unos días (2017) y que he incluido en otro apartado.

Si de nuestra estación base tenemos 23 enlaces de radio, como en la fotografía de la torre que aparece debajo, significará que tenemos un conjunto de líneas dedicadas o alquiladas (ver fotografía inferior), que nos van a conectar el nodo principal de una ciudad a través de líneas SDH tipo STM-1 o superior, con la matriz de conmutación de móviles vía radio o MSC.

Cada radioenlace, dependiendo de su capacidad (2, 8, 34 Mbit/s), deberá llevar asociada una unidad de banda base y opcionalmente, una unidad de conmutación por si estuviera configurado en redundancia 1+1. Aquí tenéis un detalle de la banda base de Ericsson de un Minilink, junto a unas unidades de los radioenlaces Huawei:

Se pueden ver a la derecha del armazón central, los cables que equipan los armazones de transmisión, así como las clavijas de los repartidores (en otra fotografía), que conectan los diferentes flujos de datos digitales con las tarjetas equipadas de transmisión, que están por encima y por debajo de las tarjetas mencionadas.

Si estas clavijas están en posición vertical, el enlace digital está totalmente operativo; sin embargo, si se observa bien su distribución, las clavijas en posición horizontal están bucleando la transmisión y la recepción del algunos equipos, lo que indica que se están realizando pruebas en ellos para localizar alguna avería o no están aún operativos los equipos a los que se conectan.

Todas esas tramas digitales, se multiplexan y se envían/reciben a través de las líneas dedicadas de Fibra Óptica o los radioenlaces que se encuentran en la estación base, hacia el Centro de Conmutación de Móviles.

En la parte superior del bastidor de líneas dedicadas de la fotografía inferior, se encuentran los PIA´s (pequeños interruptores automáticos) que controlan los, al menos 4 radioenlaces minilink instalados en la BTS de ejemplo (etiquetados como AMx). Habitualmente se instalabann PIA´s de 6 Amperios por cada armazón instalado,  para limitar el consumo de cada equipo y que, si hay un cortocircuito en uno de los equipos, solo el PIA que le alimenta, "salte" y desconecte este circuito, quedando los demás operativos.

SISTEMAS DE SEGURIDAD Y VIDEOVIGILANCIA

Otro elemento adicional, necesario para evitar vandalismos, consiste en conectar con las fuerzas y cuerpos de seguridad del Estado, las estaciones base, dadas las nefastas consecuencias para las comunicaciones humanas, sobre todo en zonas aisladas.

Suele tratarse de un armazón de gestión de alarmas de entre otros fabricantes, por ejemplo Rittal como CMC, consistente en un sistema de detección de alarmas, por ejemplo para detección de intrusión, detección de la apertura de puertas, de apagado/desconexión forzada de los equipos, etc. para proceder de forma inmediata a la intervención por parte de los técnicos y/o la policía.

Este sistema cuando detecta una alarma, la envía como un "trap" utilizando protocolos SNMP y transmite las alarmas al Centro de Operación y Supervisión  (conocido a veces como NOC, de Network Operation Center) de la empresa de telefonía móvil.

Todo estos equipos, al final para lo que sirven es para transmitir las conversaciones telefónicas digitalizadas que se van cursando en la red móvil y se va encaminando hacia la Central de Conmutación de Móviles (GSM 2ª generación con transmisión digital PDH).

La estructura que presenta la red de estaciones base era válida (ya no lo es para 2,5 y 3G), similar a la que se representa en el dibujo adjunto, en el que estaciones base con varias tramas de 2 Mbit/s van sumando su trama en la siguiente estación base con la que se enlazan, pasando a 8 Mbit/s y posteriormente, diferentes tramas de 8 Mbit/s procedentes de varias estaciones, se juntan hasta formar una trama de 34 Mbit/s.

En el planning de Squaretek que se puede ver como fichero adjunto, se puede comprobar de qué manera están interconectadas las estaciones base de móviles, los anillos de fibra óptica utilizados para su interconexión, como se conectan las estaciones base con las estaciones nodales (RNC), etc. en el paso de las redes 2G a 3G; la red para 4G y 5G, que integran un espectro radioeléctrico mayor, será mucho más complejo cuando se lleve a cabo su despliegue masivo en España.

Ficheros adicionales

• Red digital entre BTS
• Diagrama de bloques de una estación base 2G/3G
• Torre de telefonía móvil
• Evolución de las redes 3G
• Distribución de cables RF a lo largo de la torre
• Armario intemperie contenedor de IDU´s
• Sistema de alimentación alterna y backup solar
• Accesorio ajustes del tilt de antena
• Herraje fijación inferior antena pasiva y activa
• Diagrama de directividad antenas pasivas versus MiMO